Comparaison des méthodes conventionnelles et de la méthode actuelle Crédit :Université de Kanazawa
Les radicaux alkyle sont des radicaux carbonés d'alcanes à chaîne normale et à chaîne ramifiée, disponibles en tant qu'intermédiaires de réaction même aux derniers stades de la synthèse. Récemment, il est devenu possible de générer des radicaux alkyle dans des conditions douces en utilisant un catalyseur photorédox avec des produits chimiques organiques (précurseurs de radicaux) sous irradiation de lumière visible. Cependant, étant donné que de nombreux catalyseurs photoredox sont coûteux et qu'il est nécessaire de considérer le processus redox des catalyseurs eux-mêmes, les transformations chimiques peuvent devenir compliquées. Ainsi, une nouvelle méthode a été signalée sur la génération de radicaux alkyle par excitation directe à la lumière visible, en tenant compte des propriétés photophysiques des produits chimiques organiques eux-mêmes.
Il s'agit d'une excellente méthode dans laquelle l'utilisation de catalyseurs photorédox est inutile. Néanmoins, il existe des limitations en termes d'espèces radicalaires carbonées qui peuvent être générées. Par exemple, il était difficile de générer des radicaux alkyle tertiaires volumineux et des radicaux méthyle instables, qui sont des sources de carbone utiles pour les réactions chimiques. En outre, il est problématique que la génération de radicaux carbonés s'accompagne de la génération de déchets chimiques de grande masse moléculaire.
Le groupe de recherche de l'Université de Kanazawa dirigé par le professeur Ohmiya comprenant des étudiants diplômés, en collaboration avec des scientifiques de RIKEN/Université médicale et dentaire de Tokyo, a réussi à générer des radicaux carbonés à haute réactivité chimique. En utilisant les dernières technologies de mesure, ils ont réalisé une conception rationnelle et précise d'un complexe organoboré préparé à partir de " boracène, " qui a un atome de bore dans le squelette de type tétracène, en utilisant pleinement les différentes technologies de mesure les plus récentes. Le complexe organoborate ainsi conçu et synthétisé a pu absorber la lumière visible, donnant naissance à des radicaux alkyle sous irradiation LED bleue en l'absence de catalyseurs photoredox.
Plan de recherche Crédit :Université de Kanazawa
Composés obtenus par la présente méthode Crédit :Université de Kanazawa
La clé du succès de la présente étude était que le complexe organoborate préparé par la réaction d'un nucléophile alkyle avec du " boracène, " dans laquelle trois atomes de carbone d'un benzo[ fg ]le squelette tétracène ont été remplacés par un atome de bore et deux atomes d'oxygène, a donné lieu au clivage homolytique d'une liaison carbone-bore lors de l'absorption de la lumière visible. Le complexe organoborate excité par la lumière visible transfère un seul électron à l'autre réactif ou induit directement un clivage homolytique pour donner un radical alkyle.
Ce procédé est très efficace et permet la génération de radicaux alkyle tertiaires volumineux et de radicaux méthyle instables, mais la production de ces radicaux était difficile à contrôler. Le radical alkyle généré par le présent procédé pourrait être utilisé comme source de carbone pour des réactions chimiques. Il a été appliqué à, par exemple, décyanoalkylation, addition radicale telle que l'addition de Giese, et le couplage croisé catalysé au nickel pour la synthèse de composés ayant des structures compliquées. Il convient notamment de mentionner que le complexe organoborate utilisé dans le présent procédé peut être réutilisé en faisant réagir un nucléophile alkyle avec le boracène récupéré après la réaction chimique.
La présente étude a permis l'excitation directe en lumière visible de composés organoborés préparés à partir de « boracène, " qui a généré avec succès une variété de radicaux alkyle. Les radicaux alkyle générés par le présent procédé peuvent être utilisés comme sources de carbone pour des réactions chimiques et employés pour la synthèse de composés organiques compliqués et/ou volumineux, qui étaient jusqu'ici difficiles à réaliser.
Le présent résultat de recherche représente un nouveau protocole de synthèse organique activé par la combinaison de composés organoborés et d'énergie lumineuse et devrait accélérer la synthèse, par exemple, dans la recherche sur la découverte de médicaments. D'un point de vue académique, le processus de réaction de clivage homolytique de la liaison carbone-bore déclenché par l'irradiation à la lumière visible fournit un cadre pour une nouvelle technologie de transformation moléculaire.
